普通車床數(shù)控化改造的探索研究

曾軍華

摘 要：在我國社會發(fā)展過程中，現(xiàn)階段企業(yè)所應(yīng)用的普通機床已經(jīng)無法滿足市場的需求，這種情況下就需要結(jié)合相應(yīng)設(shè)備運行需要，對其進行相應(yīng)的數(shù)控化改造。普通車床的數(shù)控化改造可以在一定程度上彌補以往機床應(yīng)用的弊端，提高整體數(shù)控車間生產(chǎn)效率。本文根據(jù)普通車床數(shù)控化改造的基本步驟及內(nèi)容，對其在實際車床改造中的應(yīng)用進行了簡單的分析。

關(guān)鍵詞：普通車床；數(shù)控化改造；探究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.032

0 前言

近幾年，我國生產(chǎn)制造行業(yè)得到了迅速的發(fā)展。在生產(chǎn)制造業(yè)發(fā)展過程中數(shù)控機床的市場需求也不斷增加，對于普通機床的改造成為時代發(fā)展的主要趨勢。在實際普通車床數(shù)控化改造過程中，電極參數(shù)選擇不精確、數(shù)控系統(tǒng)功能不合理等問題頻繁發(fā)生，影響了普通車床數(shù)控化改造的精確度。因此為了保證改造后數(shù)控機床的應(yīng)用效率，對其具體改造過程進行進一步分析非常必要。

1 普通車床數(shù)控化改造內(nèi)容

1.1 普通車床數(shù)控化改造可行性分析

為了保證普通車床數(shù)控化改造工作實施后的車床運行效益，在普通車床數(shù)控化改造前期因結(jié)合機床基礎(chǔ)構(gòu)件進行綜合分析，如數(shù)控機床結(jié)構(gòu)、基本部件、驅(qū)動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)、加工精度、功能等。通過對上述系統(tǒng)的可行性評估，可結(jié)合實際可操作需求，對整體機床數(shù)控化改造價格進行合理分析，為后需資金投入及技術(shù)開展情況提供有效的依據(jù)。

1.2 普通車床機械部件改造

機械部件的改造主要是在機床導(dǎo)軌精度改進的基礎(chǔ)上，對機床主軸箱傳動部件進行全面優(yōu)化。在機床導(dǎo)軌精度改進方面可結(jié)合精度要求，選擇滑動絲杠、滾珠絲桿等構(gòu)件進行滑動面優(yōu)化；而在機床主軸箱傳動方面可選擇齒輪傳動的方式，結(jié)合數(shù)控機床的傳動要求，對整體數(shù)控車床刀具裝夾機械、機床進給機械部件進行合理轉(zhuǎn)化。

1.3 電氣控制系統(tǒng)模塊改造

電力控制系統(tǒng)改造主要是在PLC系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對伺服系統(tǒng)、主軸驅(qū)動系統(tǒng)、刀架電動機控制線路等幾個模塊進行統(tǒng)一改造優(yōu)化。

2 普通車床數(shù)控化改造應(yīng)用

2.1 普通車床數(shù)控化改造設(shè)計

在普通車床數(shù)控化改造過程中，合理的電機選擇直接影響了整體系統(tǒng)的運行效率。而由于直流伺服電機價格較高，在普通機床數(shù)控化改造環(huán)節(jié)大多選擇交流伺服電機、步進電機等形式。在實際運行中步進電機主要為脈沖數(shù)字信號控制形式，在其步距運動過程中伴隨著定期的誤差歸零操作，可以有效提高控制效率；而永磁式交流伺服電機為主要的驅(qū)動模塊，其具有運行穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)良特點。在實際電極選擇過程中可以根據(jù)具體情況進行適當?shù)挠嬎阍u估，結(jié)合機床加工精度要求，可確定具體的計算標準。如在步進電機選擇過程中，主要是通過對步距角β、步距角精度、轉(zhuǎn)矩等因素進行合理控制。其中步距角β為：360°*脈沖當量/（傳動比*絲桿螺距）?，F(xiàn)階段在步進電機選擇過程中一般需要選擇五相電極或三相電機。而根據(jù)具體需要的不同可優(yōu)先選擇距離計算結(jié)果最近的數(shù)值；在步進精度選擇過程中，主要是根據(jù)普通機床數(shù)控化改造后開環(huán)控制系統(tǒng)特點，通過對傳動件定位誤差及步距精度的控制對整體構(gòu)件加工精度進行統(tǒng)一分析。在實際步進電機運行過程中其步距精度主要是在空載情況下，轉(zhuǎn)子與準確位置之間的最大偏移位置；而傳動件定位誤差則是在頻率突變情況下，高頻或者低頻振動環(huán)節(jié)實際步距位置與預(yù)期位置的差距。在實際設(shè)計過程中普通車床數(shù)控改造過程中的靜態(tài)誤差為電極步距誤差、傳動件累積誤差、摩擦負載隨機誤差等幾個因素之和；最后在轉(zhuǎn)矩選擇環(huán)節(jié)，需要綜合考慮定位轉(zhuǎn)矩、啟動轉(zhuǎn)矩、最大靜轉(zhuǎn)矩等幾個方面因素選擇合理的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩因數(shù)。

2.2 數(shù)控改造主要機械部件安裝

數(shù)控改造機械部件安裝主要包括齒輪副、滑動導(dǎo)軌副、滑動絲杠、滾珠絲杠等幾個方面。首先在滑動絲杠及滾動絲杠安裝過程中，需要結(jié)合傳動鏈精度要求，選擇合理的絲杠類型[1]。若在實際加工件加工過程中并沒有對拖動扭矩具有較高的要求可選擇滑動絲杠，反之則選擇滾珠絲杠。在實際工程實施環(huán)節(jié)，應(yīng)首先對以往絲杠磨損情況進行全面檢測，結(jié)合螺距累積誤差、螺距誤差、螺距間隙的計算，確定合理的絲杠等級及更換需求；其次在齒輪副安裝過程中需要依據(jù)相應(yīng)主軸箱、變速箱情況，對傳動精度及齒輪精度等級進行統(tǒng)一分析。為了保證整體基礎(chǔ)齒輪應(yīng)用效率，應(yīng)盡量控制齒輪結(jié)構(gòu)間的無間隙傳動；最后在滑動導(dǎo)軌副安裝過程中，主要因結(jié)合普通車床導(dǎo)向精度要求，在確定其磨損特性、耐摩擦特點符合要求的情況下，對整體滑動導(dǎo)軌的加工精度進行量化分析，保證滑動導(dǎo)軌的穩(wěn)定運行。此外，在機械部件安裝完畢之后，為了降低數(shù)控改造后機械構(gòu)件運行風(fēng)險，相關(guān)改造人員可結(jié)合實際加工需求選擇合理的防護措施。

2.3 數(shù)控改造安裝實例分析

在CA6140普通車床改造過程中，基于經(jīng)濟性的考慮，制定了較為便捷的改進措施。在改造后的車床的相關(guān)位置進行了兩個相同規(guī)格步進電機的安裝，相應(yīng)電極驅(qū)動主要為減速齒輪、縱橫向絲杠綜合驅(qū)動的模式[2]。為了進一步提高工作效率，在實際改造過程中將以往的絲杠螺母從橫、縱兩個方向進行了驅(qū)動電極的加設(shè)。而通過對絲杠導(dǎo)程、電極步距角、減速齒輪比等因素的綜合分析，確定其相互之間具有一定的比例關(guān)系。即：驅(qū)動絲杠導(dǎo)程*電機步驟角度/360°*減速齒輪比=脈沖當量。通過對上述相關(guān)因素的分析，可控制該車床改造后的快速移動向速度為1.25m/min；進給速度為11-350mm/min；脈沖當量在0.023-0.050mm之間。隨后對相關(guān)機械器件的連接及電路連接情況進行全面檢測，在各方面連接模塊確認無誤之后，可進行數(shù)控系統(tǒng)的連接。

3 總結(jié)

綜上所述，普通機床的數(shù)控改造與機床類型息息相關(guān)，隨著機床類型的變化，整體數(shù)控改造模式也將發(fā)生一定的變化。因此在實際普通機床改造過程中，應(yīng)結(jié)合實際生產(chǎn)需求，在加工精度、自動化管理等要求的指導(dǎo)下，對數(shù)控機械部件、數(shù)控電機系統(tǒng)等因素進行綜合分析，并進行整體設(shè)計方案的制定。然后通過不斷的安裝調(diào)試，保證普通機床數(shù)控化改造工作的順利開展。

參考文獻：

[1]馬中輦.普通機床數(shù)控化改造設(shè)計中關(guān)鍵問題的研究[J].自動化應(yīng)用，2016（08）：5-6.

[2]伍倪燕，毛羽.普通車床數(shù)控化改造研究與實踐[J].機電信息， 2016（21）：77.